Questão 49131

(UNICAMP - 2011) O grafeno é um material formado por uma única camada de átomos de carbono agrupados na forma de hexágonos, como uma colmeia. Ele é um excelente condutor de eletricidade e de calor e é tão resistente quanto o diamante. Os pesquisadores Geim e Novoselov receberam o prêmio Nobel de Física em 2010 por seus estudos com o grafeno.

a) A quantidade de calor por unidade de tempo que flui através de um material de área A e espessura d que separa dois reservatórios com temperaturas distintas T₁ e T₂, é dada por , onde k é a condutividade térmica do material. Considere que, em um experimento, uma folha de grafeno de A = 2,8 μm² e d = 1,4 ×10 m⁻¹⁰ separa dois microrreservatórios térmicos mantidos a temperaturas ligeiramente distintas T₁ = 300 K e T₂ = 302 K . Usando o gráfico abaixo, que mostra a condutividade térmica k do grafeno em função da temperatura, obtenha o fluxo de calor que passa pela folha nessas condições.

b) A resistividade elétrica do grafeno à temperatura ambiente, , é menor que a dos melhores condutores metálicos, como a prata e o cobre. Suponha que dois eletrodos são ligados por uma folha de grafeno de comprimento L = 1,4 μm e área de secção transversal A = 70 nm² , e que uma corrente i = 40 μA percorra a folha. Qual é a diferença de potencial entre os eletrodos?